03三草酸合铁酸钾的制备与分析.doc

长江大学工程技术学院化学工程系实 验 教 学 教 案 用 纸三草酸合铁酸钾的制备与分析（8学时）一、实验目的1、 掌握三草酸合铁（III）酸钾的合成方法；2、 掌握确定化合物化学式的基本原理和方法；3、 综合训练无机合成、滴定分析和重量分析的基本操作。二、实验原理三草酸合铁（III）酸钾K3Fe(C2O4)33H2O为亮绿色单斜晶体，易溶于水而难溶于乙醇、丙酮等有机溶剂，受热时，在110下可失去结晶水，到230即分解。该配合物为光敏物质，光照下易分解。它是一些有机反应很好的催化剂，也是制备负载型活性铁催化剂的主要原料，因而具有工业生产价值。目前制备三草酸合铁（III）酸钾的工艺路线有多种。本实验首先利用(NH4)2Fe(SO4)2 与 H2C2O4 反应制取FeC2O4，反应方程式为：(NH4)2Fe(SO4)2H2C2O4FeC2O4（s）(NH4)2 SO4H2 SO4在过量K2C2O4存在下，用H2 O2氧化FeC2O4，即可制得产物：6 FeC2O43 H2 O26 K2C2O44 K3Fe(C2O4)32Fe（OH）3（s）反应中产生的Fe（OH）3可加入适量的H2C2O4也将其转化为产物：2 Fe（OH）33 H2C2O43 K2C2O42 K3Fe(C2O4)36H2O该配合物的组成可通过重量分析法和滴定方法确定。（1） 用重量分析法测定结晶水含量将一定量产物在110下干燥，根据失重的情况便可计算出结晶水的含量。（2） 用高锰酸钾法测定草酸根含量C2O42-在酸性介质中可被MnO4-定量氧化，反应式为：5 C2O42-2 MnO4-16H2Mn210 CO28H2O用已知浓度的KMnO4标准溶液滴定C2O42-，由消耗KMnO4的量，便可计算出C2O42-的含量。（3） 用高锰酸钾法测定铁含量先用过量的Zn粉将Fe3还原为Fe2，然后用KMnO4标准溶液滴定Fe2：Zn2 Fe32 Fe2Zn25 Fe2MnO4-8 H5 Fe3Mn24 H2O。由消耗KMnO4的量，便可计算出Fe3的含量。长江大学工程技术学院化学工程系实 验 教 学 教 案 用 纸（4） 确定钾含量根据配合物中结晶水、C2O42-、Fe3的含量便可计算出K含量。三、实验仪器与试剂仪器：分析天平、烘箱等。试剂： H2SO4(6molL-1)、 H2C2O4(饱和)、 K2C2O4（饱和）、H2O2（为0.05）、C2H5OH（为0.95和0.5）、KMnO4标准溶液（0.02 molL-1）、(NH4)2Fe(SO4)2 6H2O（s）、 Zn粉四、实验步骤（一）三草酸合铁的制备称取6 g Fe屑放入锥形瓶中，加20 mL 20% Na2CO3溶液，小心加热10min，倒出碱液，。用H2O洗涤23次，再加25mL 6molL1H2SO4溶液，水浴加热至几乎不再产生气体（约40 min）1。水温应控制在8090，反应过程中要适当补加H2O，以保持原体积2。趁热过滤，冷却结晶，抽滤至干，称量称取4g自制的FeSO47H2O晶体放入烧杯中，加15mL H2O和 1mL 3 molL1H2SO4溶液，加热溶解，再加25mL 1mo1 H2C2O4溶液，搅拌并加热至沸，静置得FeC2O42H2O沉淀，倒出上层清液，加20 mL蒸馏水，搅拌并温热，静置后倾出上层清液。在上述沉淀中加入10 mL饱和K2C2O4溶液，水浴加热至40,缓慢滴加20 mL 3%H2O2溶液，搅拌并保温在40左右此时有Fe（OH）3沉淀产生。滴完加H2O2后，加热溶液至沸，再加8mL 1 molL1 H2CO4（先加5mL，然后慢慢滴加其余3mL），并一直保持溶液至沸。趁热过滤3，在滤液中加10mL 95% C2H5OH，温热使可能生成的晶体溶解。冷却结晶，抽滤至干4，称量。晶体置干燥器内避光保存。长江大学工程技术学院化学工程系实 验 教 学 教 案 用 纸（二）产品化学式的确定（1）结晶水的测定 精确称取0.50.6g已干燥的产物，分别放入2个已干燥至恒重的洁净的瓷坩埚中，称量瓶中，置于烘箱中。在110干燥1h，再在干燥器中冷却至室温，称重。重复干燥、冷却、称量等操作直至恒重。根据称量结果，计算结晶水的质量。（2）C2O的测定 称取0.150.20g（准至0.1mg）自制的三草酸根合铁（）酸钾晶体于锥形瓶中，加入30mL蒸馏水和10mL 3molL1H2SO4溶液溶解。在锥形瓶中先滴加10mL 0.02 molL1KMnO4标准溶液5，加热至溶液褪色再继续用KMnO4标准溶液滴定温热溶液至粉红色（0.5min内不褪色）。记录KMnO4标准溶液的用量。保留滴定后的溶液，用作Fe3+离子的测定。平行测定23次。（3）Fe3+离子的测定 将上述滴定后溶液加热近沸，加入半药匙Zn粉，直至溶液的黄色消失。用短颈漏斗趁热将溶液过滤于另一锥形瓶中，再用5mL蒸馏水通过漏斗洗涤残渣一次，洗涤液与滤液合并收集于同一锥形瓶中。最后用KMnO4标准溶液滴定至溶液呈粉红色。记录KMnO4标准溶液的用量。平行测定23次。（三）三草酸合铁(III)酸钾的性质 (1)将少量三草酸合铁()酸钾放在表面皿上。在日光下观察晶体颜色变化。并与放在暗处的晶体比较。该配合物极易感光，室温下光照变色，发生下列光化学反应，即2Fe(C2O4)332 FeC2O4 + 3C2O42+ 2CO2(2)制感光纸。按三草酸合铁()酸钾0.3g、铁氰化钾0.4g加水5mL的比例配成溶液，涂在纸上即成感光纸。附上图案，在日光下(或红外灯光下)照射数秒钟，曝光部分呈蓝色。被遮盖部分就显影映出图案来。它在日光照射或强光下分解生成的草酸亚铁。遇到六氰合铁()酸钾生成滕氏蓝。反应方程式为FeC2O4 + K3Fe(C2O4)3 = KFeFe(CN)6 + K2C2O4(3)制感光液。取0.30.5三草酸合铁()酸钾，加5 mL水配成溶液。用滤纸条做成感光纸。同(2)中操作。曝光后去掉图案。用质量分数约为3.5%的六氰合铁()酸钾溶液润湿或漂洗即显影映出图案来。长江大学工程技术学院化学工程系实 验 教 学 教 案 用 纸五、实验记录与结果1.KMnO4的标定W（Na2C2O4）（g）V(KMnO4)(初)V(KMnO4)(末)V(KMnO4)(ml)C(KMnO4)平均值相对偏差2.C2O42-的测定m(K3Fe(C2O4)33H2O)V1末V1初V1W(C2O42-)平均值相对偏差3.Fe3+的测定数据V2初0.000.00V2末252225.20V225.2225.20W(Fe3+)10.78%10.73%平均值10.76%相